机械制造技术基础章节复习习题及答案

第1章

1.制造业是什么样的行业？它的主要任务有哪些？

答：制造业是将可用资源、能源与信息通过制造过程转化为可供人们使用的

工业品或生活消费品的行业。

机械制造业的主要任务就是完成机械产品的决策、设计、制造、装配、

销售、售后服务及后续处理等。

2.什么是机械制造？

答：机械制造是机械制造过程的简称，是根据加工需要，利用各种机器设备

和工具，将原材料加工成为机械产品的劳动过程的总和。

3.产品的生产流程包括哪些环节？

答：产品创意、研发、生产计划、制造加工、产品、市场行销

4.机械制造的生产方式有哪几类？各种生产方式与产品种类、数量有什么对

应关系？

答：机械制造的生产方式有单件生产、成批生产、大量生产。

少量多样生产的产品适宜用单件生产；中量生产的产品适宜用成批生产;

多量少样生产的产品适宜用大量生产。

5.简述机械制造系统的结构。

答：机械制造系统包括输入、处理、输出及反馈四部分。输入包括人力、能

源、材料、投资、顾客需求等；处理包括设计、生产、管理；输出包括消耗品、

生产设备；反馈包括客户投诉、品质及改善等。

6.简述机械制造工业的发展趋势。

答：（1）向高柔性化、高自动化方向发展（2）向高精度化方向发展（3）

向高速度化、高效率化方向发展（4）向绿色化方向发展

7.解释以下名词：机械、机器、机构、构件、零件。

答：机械：机器和机构的统称

机器：①是构件组合而成的；②各构件间具有确定的相对运动③能代替

人的劳动，完成有用的机械功实现能量的转换

机构：①是构件组合而成的；②各构件间具有确定的相对运动

构件：机器中最小的运动单元

零件：机器中最小的制造单元

8.简述我国机械加的发展过程。

答：中国机械发展史可分为六个时期，每个时期又可分为不同的发展阶段。

（1）传统机械的形成和积累时期（2）传统机械的迅速发展和成熟时期（3）

传统机械的全面发展和鼎盛时期（4）传统机械的缓慢发展时期（5）中国机械发

展的转变时期（6）中国机械发展的复兴时期

9.机械产品生产的基本过程有哪些？

答：机械产品生产的基本过程包括生产技术准备过程、基本生产过程、辅助

生产过程、生产服务过程等。

10.机械产品的生产过程包含哪些主要环节？

答：机械产品生产过程的主要环节有：产品设计、工艺设计、零件加工、检

验、装配、入库。

11.简要说明常用冷加工工种的概念及主要工艺内容。

答：（1）钳工是制造企业中不可缺少的一种用手工方法来完成加工的工种。

钳工加工的主要工艺内容有：划线、锯削、铿削、孔加工、螺纹加工、刮削、研

磨。

（2）车削加工是一种操作车床（车床按结构及其功用可分为卧式车床、

立式车床、数控车床以及特种车床等）对工件旋转表面进行切削加工的工种。车

削加工的主要工艺内容有：钻中心孔、钻孔、车孔、钱孔、车锥孔、车端面、车

槽、车螺纹、滚花、车短圆锥、车长圆锥、车外圆、车成形面、攻螺纹、车台阶。

（3）铳工是指操作各种铳床设备（如普通卧式铳床、普通立式铳床、万

能铳床、工具铳床、龙门铳床、数控铳床、特种铳床等）对工件进行铳削加工的

工种。铳削加工的主要工艺内容有：铳平面、铳台阶、铳键槽、铳T形槽、铳V

形槽、铳燕尾槽、铳螺旋槽、铳齿轮、铳螺纹、铳特形面、铳成形面、铳圆弧面、

切断、刻线。

（4）刨工是指操作各种刨床设备（如普通牛头刨床、液压刨床、龙门刨

床和插床等），对工件进行刨削加工的工种。刨削加工的主要工艺内容有：刨垂

直面、刨平面、刨斜面、刨台阶面、刨直角沟槽、刨T形槽、刨V形槽、刨曲面、

刨成形面、孔内加工、刨齿条、刨复合表面。

（5）磨工是指操作各种磨床设备（如普通平面磨床、外圆磨床、内圆磨

床、万能磨床、工具磨床、无心磨床以及数控磨床、特种磨床等），对工件进行

磨削加工的工种。磨削加工的主要工艺内容有：磨削平面、磨削内孔、磨削圆锥

面、磨削成形面、磨削齿轮、磨削螺纹、磨削花键。

12.说明常用热加工工种的概念。

答：铸造工是一种将经过熔化的液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的

铸型中，冷却凝固后获得毛坯或零件的加工工种。

锻压工是一种借助于外力作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得所要求

形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工工种。

焊接工是通过加热或加压（或两者并用），并且用（或不用）填充材料，使

焊件达到原子间结合制作产品的加工工种。

热处理工是指操作热处理设备，对金属材料进行热处理加工的工种。

13.什么是热处理？热处理有哪些常用类型？

答：热处理是将固态金属材料，通过加热、保温和冷却的手段，改变材料表

面或内部的化学成分与组织，获得所需性能的一种金属热加工工艺。

热处理分成整体热处理、表面热处理、化学热处理和其他热处理四类。

14.简要说明常用特种加工方法的概念？

答：（1）电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时放电所产生的高温

来熔蚀工件表面的材料，也称为放电加工或电蚀加工。

（2）电解加工是利用金属在电解液中的“阳极溶解"将工件加工成形

的加工方法。

（3）超声加工也称为超声波加工。超声加工是利用工具端作超声频振

动，通过磨料悬浮液加工使工件成形的一种方法。

（4）激光加工是由激光器产生激光束，通过光学系统把激光束聚焦成

一个极小的光斑（直径仅有几微米到几十微米），获得10-8-10〜lO-lOW/cm?的

能量密度以及10000C以上的高温，在千分之几秒甚至更短的时间内使材料熔化

和汽化，蚀除被加工表面，通过工作台与激光束间的相对运动来完成对工件加工

的一种方法。

15.解释以下名词：工序、装夹、工位、工步。

答：(1)工序是一个(或一组)工人，在一台机床(或一个工作地点)，

对一个(或同事对几个)工件所连续完成的那部分工艺过程称为工序。

(2)装夹是将工件在机床或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。

(3)工位是工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部

分工艺过程。

(4)工步是在被加工的表面、切削用量(指切削速度，背吃刀量和进给

量)、切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序。

16.什么是机械加工工艺规程？它有哪些作用？其制定原则和制定所需资料

有哪些？

答：机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文

件之一。

工艺规程的作用有：

(1)它是指导生产的主要技术文件；

(2)它是组织和管理生产的基本依据；

(3)它是新建、扩建企业或车间的基本资料。

工艺规程的制定原则有：

(1)所设计的工艺规程应能保证机器零件的加工质量(或机器的装配

质量)，达到设计图纸所规定的各项技术要求；

(2)应使工艺过程具有较高的生产率，使产品尽快投放市场；

(3)设法降低制造成本；

(4)注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。

工艺规程制定所需原始资料有：

(1)产品装配图、零件图；

(2)产品验收质量标准；

(3)产品的年生产纲领；

(4)毛坯材料与毛坯生产条件；

(5)制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格、性能和现在

的技术状态，工人的技术水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的

能力等有关资料;

(6)工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；

(7)国内外先进制造技术资料等。

17.根据哪些步骤可正确制定机械加工工艺规程？

答：机械加工工艺规程制定的一般步骤为：

(1)分析零件图和产品装配图；

(2)对零件图和装配图进行工艺审查；

(3)由生产纲领研究零件生产类型；

(4)确定毛坯；

(5)拟定工艺路线；

(6)确定各工序所用机床设备和工艺装备(含刀具、夹具、量具、辅具

等)，对需要改装或重新设计的专用工艺装备要提出设计任务书；

(7)确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；

(8)确定各工序的技术要求及检验方法；

(9)确定各工序的切削用量和工时定额；

(10)编制工艺文件。

18.安全生产的内涵是什么？如何开展安全文明生产？

答：安全生产就是指在生产经营活动中，为避免造成人员伤生害和财产损失

的事故而采取相应的事故预防和控制措施，以保证从业人员的人身安全，保证生

产经营活动得以顺利进行的相关活动。

开展安全文明生产必须做到：

工厂要利用各种方法与技术，使工作者确立“安全第一”的观念，使工厂设

备的防护及工作者的个人防护得以改善。

劳动者必须加强法制观念，认真贯彻上级有关安全生产、劳动保护政策、法

令和规定，严格遵守安全技术操作规程和各项安全生产制度。

19.简述“5S”管理的内涵？

答：5s就是整理、整顿、清扫、清洁和索养。

(1)整理：对生产现场的物品加以分类，区分要与不要的东西，在生产现

场除了要用的东西以外一切都不放置;

通过整理,可以改善和增加生产面积，减少由于物品乱放、好坏不分而造

成的差错，使库存更合理，消除浪费，节约资金，保障安全生产，提高产品质量。

（2）整顿：是将整理后需要的物品按规定定位、规定方法摆放整齐，明

确数量，明确标示,不浪费时间找东西。

通过整顿，使物品摆放科学合理，以使寻找时间和工作量最少。

（3）清扫：是清除生产现场内的脏污，并防止污染的发生，保持生产现

场干净、明亮。清扫又称点检。

企业员工在清扫时，可以发现许多不正常的地方。如发现机器的漏油、螺

钉松动等问题，进而击及时排除故障。

（4）清洁：是将整理、整顿和清扫以后的生产现场状态进行保持，并使

这种做法制度化、规范化，维护其成果。

要做到生产现场的环境整齐，无垃圾、无污染源；设备、工具和物品干净

整齐；各类人员着装、仪表和仪容整洁，精神面貌积极向上。

（5）索养：是培养企业员工文明礼貌的习惯，按规定行事，养成良好的

工作习惯、行为规范和高尚的道德品质。

素养是一种作业习惯和行为规范，是5s活动的最终目标。5s活动动始于

素养，终于素养。

20.简述能源的种类？日常生活生产中如何节能？

答：按能源的产生来源分为一次能源和二次能源，自然界中本来就有的各种

形式的能源，称为一次能源；由一次能源经过转化或加工制造而产生的能源，称

为二次能源。

按能源能否再产生分为再生能源（可以不断得到补充或能在较短周期内再产

生的能源）和非再生能源（不能得到补充或在较短周期内再产生的能源）。

按能源使用情况分为常规能源（世界大量消耗的石油、天然气、煤和核能等

称为常规能源）和新能源（太阳能、风能、地热能、海洋能、潮汐能和生物质能

等，相对于常规能源而言，称为新能源）

按能源是否进入市场销售分为商品能源（凡进入能源市场作为商品销售的能

源）和非商品能源（主要指薪柴和农作物残余秸秆等）

要采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可接受的措施，来更有效地

利用能源资源。

（1）要从能源资源的开发到终端利用，更好地进行科学管理和技术改造，

以达到高的能源利用效率和降低单位产品的能源消费。

（2）千方百计地寻求代用能源，开发利用新能源。

21.环境保护的主要措施有哪些？

答：（1）防治由生产和生活引起的环境污染。包括防治工业生产排放的“三废”、粉

尘、放射性物质以及产生的噪声、振动、恶臭和电磁微波辐射；交通运输活动产生的有害气

体、废液、噪声，海上船舶运输排出的污染物；工农业生产和人民生活使用的有毒有害化学

品，城镇生活排放的烟尘、污水和垃圾等造成的污染。（2）防止由建设和开发活动引起的环

境破坏。包括防止由大型水利工程、铁路、公路干线、大型港口码头、机场和大型工业项目

等工程建设对环境造成的污染和破坏，农垦和围湖造田活动、海上油田、海岸带和沼泽地的

开发、森林和矿产资源的开发对环境的破坏和影响；新工业区、新城镇的设置和建设等对环

境的破坏、污染和影响。（3）加强环境保护与教育。

学后评量

1.试述碳素钢的分类。

答：（1）按碳的质量分数分：低碳钢：3c<0.25%；中碳钢：wc=0.25%-0.6%；高碳

钢：3C20.6%

（2）按质量分：普通碳素钢：3SW0.050%,3pW0Q45%；优质碳素钢：3sW

0.025%,3P<0.035%；高级优质碳素钢：3sW0.020%.3p〈OQ30%

（3）按用途分：碳素结构钢；碳素工具钢

2.解释碳素钢牌号：Q235A-F、45、T10、ZG200-400的含义,并举例说明它们的用途。

答：Q235A-F：表示屈服点的最小值为235Mpa；质量等级为A级的普通碳素结构钢（沸

腾钢）。用于制造建筑结构件和一些受力不大的机械零件，如螺栓、小轴、销子、键、连杆、

法兰盘、锻件坯料等.

45：碳的平均质量分数为45%的优质碳素结构钢。用于制造重要的机械零件，如

冲压件、焊接件、轴、齿轮、活塞销、套筒、蜗杆、弹簧等。

T10：碳的质量分数为1%的碳素工具钢。用于制造刀具、模具和量具，如冲头、铿

刀、板牙、丝锥、钻头、镶刀、量规、圆锯片等。

ZG200-400：表示最小屈服强度值为200Mpa,最小抗拉强度值为400Mpa的铸钢。

用于制造形状复杂、力学性能要求高的机械零件。如机座、箱体、连杆、齿轮等

3.试述合金钢的分类。

答：（1）按合金元素质量分数的多少分：低合金钢：含合金元素总量W5%：中合金

钢：含合金兀素总量为5%-10%：।国合金钢：含合金兀素总量》10%。

（2）按合金钢质量分：普通低合金结构钢：3s〈0.050%,3pW0.045%（如低合金

高强度结构钢）：优质合金钢：asW0.035%,3pW0.035%（如低、中合金结构钢）：高级优

质合金钢：3s<0.030%,3pW0.030%如滚动轴承钢、高合金钢、合金工具钢）。

（3）按合金钢的用途分：合金结构钢：含低合金高强度结构钢和低、中合金结构

钢（如渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢）；合金工具钢：含刃具钢、量具钢、模具钢；

特殊性能钢：含不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢等。

4.解释合金钢牌号:20CrMnTi>40Cr、60Si2Mn、GCr9、9SiCr、Crl2>CrMn、0Crl9Ni9>

15CrMn、ZGMnl3的含义，并举例说明它们的用途。

答：20CrMnTi：碳质量分数为0.2%,含合金元素Cr、Mn、Ti的量均小于1.5%的合金

渗碳钢。用于制造汽车变速箱齿轮。

40Cr：碳质量分数为0.4%,含合金元素Cr的量小于1.5%的合金调质钢。用于制造

受力复杂的零件，如齿轮、轴类零件、连杆。

60Si2Mn：碳质量分数为0.6%,合金元素Si的含量为1.5%〜2.49%,合金元素Mn

的含量小于1.5%的合金弹簧钢。用于制造各种弹簧和弹性元件。

GCr9：碳质量分数小于1%,合金元素Cr的含量为9%的滚动轴承钢。用于制造滚

动轴承的滚动体及内外套圈等

9SiCr：碳的平均质量分数为0.09%,合金元素Si、Cr的含量均小于1.5%的合金刃具

钢。用于制造各种金属切削刀具，如丝锥、板牙、高速切削刀具。

Crl2：碳的平均质量分数21%,合金元素Cr的含量为12%的合金模具钢。冷作模具

钢具用于制作冷冲模、冷挤压模；热作模具钢具用于制作热锻模、热挤压模；

CrMn：碳的平均质量分数，1%,合金元素Cr、Mn的含量均小于1.5%的合金量具

钢。用于制造各种量具，如游标卡尺、量规、样板等。

0Crl9Ni9：含碳量为0.03%〜0.10%,含Cr量19%,含Ni量9%的不锈钢。低碳铝不

锈钢适用于在腐蚀条件下工作、受冲击载荷的零件，如汽轮机叶片、水压机阀门等；高碳铝

不锈钢适用于制造弹簧、轴承、医疗器械及在弱腐蚀条件下工作且要求高强度的零件；倍银

不锈钢主要用于制造强腐蚀介质（硝酸、磷酸、有机酸及碱水溶液等）中工作的零件，如吸

收塔壁、贮槽、管道及容器等。

15CrMn：含碳量为1.5%,合金元素Cr、Mn的含量均小于1.5%的耐热钢。抗氧化

钢主要用于制造长期在高温下工作但强度要求不高的零件，如各种加热炉底板、渗碳处理用

的渗碳箱等；可以制造在300℃-500℃条件下长期工作的零件；也可以制造600℃以下工作

的零件，如汽轮机叶片、大型发动机排气阀等。

ZGMnl3：碳的平均质量分数21%,合金元素Mn的含量为13%的耐磨钢。主要用

于制造承受严重摩擦和强烈冲击的零件，如车辆履带、破碎机颗板、挖掘机铲斗等。

5.试述灰口铸铁的类型、性能特点及应用。

答：灰口铸铁的类型、性能特点及应用参下表

序号类型性能特点应用场合

1灰铸铁铸造性能和切削工业上应用最广泛的铸铁；常用来制造各种承受压力

加工性能很好和要求消振性好的床身、箱体及经受摩擦的导轨、缸

体等

2可锻铸灰铸铁相比，强主要适用于制造形状复杂，工作中承受冲击、振动、

铁度较高，并有一扭转载荷的薄壁零件，如汽车、拖拉机后桥壳、转向

定的塑性和韧器壳和管子接头等

性，但不能锻造

3球墨铸强度比灰铸铁高它主要用于制造受力复杂、承受载荷大的零件，如曲

铁得多，并且具有轴、连杆、凸轮轴、齿轮等

一定的塑性和韧

性（优于可锻铸

铁），某些性能

与中碳钢相近

4蠕墨铸力学性能介于灰用于制造经受热循环、组织致密、强度较高、形状复

铁铸铁与球墨铸铁杂的零件，如汽缸套、进排气管、钢锭模等

之间

6.解释铸铁牌号：HT200、KTH330-08、RuT340、QT400-18、RTCrl6的含义,并举例说

明它们的用途。

答：HT200：最小抗拉强度值为200Mpa的灰铸铁。

KTH330-08：最小抗拉强度值为330Mpa,最小伸长率为8%的黑心可锻铸铁。

RUT340：最小抗拉强度值为340Mpa的蠕墨铸铁。

QT400-18：最小抗拉强度值为400Mpa,最小伸长率为18%的球墨铸铁。

RTCrl6：含Cr量为16%的耐热铸铁。

7.试述形变铝合金的类型、性能特点及应用。

答：形变铝合金塑性好，适于压力加工，并可通过热处理来强化（其中防锈铝合金除

外）。其类型及应用场合参下表:

类别用途

防锈适用于在液体中工作的中等强度的焊接件、冷冲压件和容器、骨架零件等

铝合金适用于要求高的可塑性和良好的焊接性、在液体或气体介质中工作地低载荷零件

适用于要求中等强度的零件和构件、冲压的连接部件、空气螺旋桨叶片、局部锻粗

硬铝的零件

合金用量最大、适用于要求高载荷的零件和构件

主要用作钾钉材料

超硬适用于受力结构的钏钉

tn口莅适用于飞机大梁等承力构件和高载荷零件

锻铝

适用于形状复杂和中等强度的锻件和冲压件

合金

8.解释有色金属牌号：L3、LC4、LD5,ZL202、T2、H62、ZCuZn38、HPb59-l、QSn4-3、

B19的含义。

答：L3：3号纯铝

LC4：4号超硬铝

LD5:5号锻铝

ZL202：Al-Cu系的2号铸铝

T2：2号纯铜

H62：含铜量为62%的普通黄铜

ZCuZn38：含锌量为38%的铸造黄铜

HPb59-l：含铅量为59%,其它合金元素含量为1%的特殊黄铜

QSn4-3：含锡4%含其他元素3%的锡青铜

B19：银质量分数为19%的普通白铜

9.试述常用工程陶瓷的类型、性能特点及应用。

答：常用工程陶瓷的类型、性能特点及应用参下表

序号类型性能特点应用

1普通陶瓷质地坚硬、不氧化、耐腐蚀、不导电、成广泛应用于电气、化

本低、强度较低，使用温度不能过高工、建筑等行业

2氧化铝陶瓷耐高温性能好、耐蚀性强，硬度高、耐磨用于制造熔化金属的

性好，但脆性大，不能承受冲击载荷，也生烟、高温热电耦套

不适于温度急剧变化的场合管、刀具与模具等

3氮化硅陶瓷室温强度不高，高温强度较高，高温蠕变用途广泛，可作为机

小，抗热展性良好，化学性质特别稳定，械密封材料，可以用

有较高硬度，仅次于金刚石、立方氮化硼、较低的成本生产各种

碳化硼等，耐磨，具有自润滑性，加工性尺寸精确的部件，尤

能优良，但脆性较大其是形状复杂的部件

4碳化硅陶瓷高温强度高，有很好的耐磨损、耐腐蚀、可用于制作火箭尾喷

抗蠕变性能，热传导能力很强管的喷嘴、炉管、高

温轴承与高温热交换

器等

5氮化硼陶瓷有良好的耐热性、热稳定性、导热性和高是理想的散热材料、

温介电强度高温绝缘材料；立方

氮化硼陶瓷是超硬工

模具材料

10.什么是金属材料的力学性能？它包括哪些方面?

答：力学性能是指金属材料在力作用下显示出来的性能。

包括强度、塑性、硬度、冲击韧度及疲劳强度等，它反映了金属材料在各种外力作

用下抵抗变形或破坏的某些能力，是选用金属材料的重要依据。而且金属材料的力学性能与

各种加工工艺也有着密切关系。

11.什么是金属材料的强度？它有哪些衡量指标？指标的符号是什么？

答：金属材料在外载荷的作用下抵抗变形和破坏的能力称为强度。金属材料的强度指

标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达

到塑性变形发生而力不增加的应力点，区分分为上屈服强度〃〃和下屈服强度

o材料在拉断前所能承受的最大载荷与原始截面积之比（即承受的最大应力）

称为抗拉强度，用符号彳“表示。

12.什么是金属材料的塑性？它有哪些衡量指标？

答：断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。塑性指标也是由拉伸试验测得的，

常用断后伸长率和断面收缩率来表示。

13.什么是金属材料的硬度？

答：材料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。

14.简述金属材料常用硬度测试方法的原理、特点及表达方法。

答：硬度常用测试方法的测量原理、特点及表达方法参下表

序测试方法测量原理特点表达方法示例

号

1布氏硬度使用一定直径的硬质L优点：采用的试验力大，球体用符号HBW表示，

试验法合金球，施加试验力直径也大，压痕直径也大，能较示例：

F压入试样表面，经准确地反映出金属材料的平均MN）1/30/20

FTT-1二日必力像

规定保持时间后卸除性能；布氏硬度与其他力学性能时间佗国“什一|5、川以％、外

1——值

试验力。然后测量表（如抗拉强度）之间存在着一定-----段肮令金球在及.mm

1-------硬僮符,

面压痕直径、压痕表的近似关系。1-----------朱氏硬度仰

面积、作用载荷，再2.缺点：操作时间较长；在进行

用公式计算求得布氏高硬度材料试验时，测量结果不

硬度准确；不宜用于测量成品及薄

件。

2洛氏硬度采用金刚石圆锥体或1.优点：操作简单迅速，十分方符号HR前面的数字表示硬度值，

试验法淬火钢球压头，压入便，能直接从刻度盘上读出硬度HR后面的字母表示不同洛氏硬

金属表面后，经规定值；压痕较小。几乎不伤及工件度的标尺

保持时间后卸除主试表面，故可用来测定成品及较薄示例：

验力。以测量的压痕丁件；测试的硬度值范围大。

70HR30N:表示用总试

深度来计算洛氏硬度2.缺点：压痕较小，当材料的内

验力为的

值。部组织不均匀时，硬度数据波动294.2N30N

较大，测量值的代表性差，通常标尺测得的表面洛氏

需要在不同部位测试数次，取其硬度值为70

平均值来代表金属材料的硬度。

15.什么是金属材料的冲击韧性、疲劳强度？

答：材料抵抗冲击载荷的能力,即冲击韧性。

黑色金属应力循环取10八2周次，有色金属、不锈钢等取1。八8周次交变载荷时，

材料不断裂的最大应力称为该材料的疲劳强度。

16.什么是金属材料的工艺性能？它包括哪些方面？

答：工艺性能是指金属材料在加工过程中是否易于加工成形的能力，它包括铸造性能、

锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。

17.什么是热处理？其目的是什么？

答：热处理就是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需

组织结构的工艺。钢的热处理目的是消除材料的组织结构上的某些缺陷，更重要的是改善和

提高钢的性能，充分发挥钢的性能潜力，这对提高产品质量和延长使用寿命有重要的意义。

18.什么是退火？其目的是什么？

答：将钢加热到500℃〜600℃的温度，保温一定的时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷

却）至室温的热处理工艺称为退火。

退火的目的:

（1）降低钢的硬度、提高塑性、以利于切削加工；

（2）细化晶粒、均匀钢的组织，改善钢的性能，为以后的热处理作组织准备;

（3）消除钢中的残余应力，以防止工件变形与开裂。

19.简述常用的退火方法及应用。

答：常用的退火方法及应用参下表

退火方法工艺过程应用范围

将工件加热至AC3以上20~30℃,保温一定时间后，缓慢亚共析钢和合金钢的铸件、

完全退火冷却（炉冷或埋入砂中、石灰中冷却）至500c以下出炉锻件、焊件及热轧型材；过

空冷至室温。共析钢不宜采用

将共析钢或过共析钢加热到Acl以上20〜30℃,保温一定

主要用于共析钢和过共析钢

球化退火时间后，随炉缓慢冷却至600℃以下，再出炉空冷，或快

及合金

冷到略低于Ari温度，保温后炉冷到600℃,再出炉空冷。

将钢件加热到500〜650℃,保温后，随炉缓冷至300〜铸、锻、轧、焊接件与切削

去应力退火

200℃,再出炉空冷。加工工件等

将钢加点至Ac3以上150〜250℃,长时间保温，使钢中

扩散退火金属铸锭、铸件或锻坯

元素充分扩散，然后缓冷。

20.什么是正火？其目的是什么？在哪些生产中经常使用？

答：将钢加热到500℃―600℃,保温一段时间，然后在炉外空气中冷却至室温的热处

理工艺称为正火。

正火的目的：

（1）细化晶粒、调整硬度、消除碳化物网、为后续加工及球化退火、淬火等做好组织

准备。

（2）改善铸件、锻件、焊接件的组织，降低工件硬度，消除内应力为后续加工做准备

正火常在以下生产中应用：

（1）改善切削加工性。因低碳钢和某些低碳合金钢的退火组织中铁素体量较多，硬度

偏低，在切削加工时易产生“黏刀”现象，增加表面结构值。采用正火能适当提高硬度，改

善切削加工性。

（2）消除网状碳化物，为球化退火做好组织准备。对于过共析钢或合金工具钢，因正

火冷却速度较快，可抑制渗碳体呈网状析出，并可细化层片状珠光体，有利于球化退火。

（3）用于普通结构零件或某些大型非合金钢工件的最终热处理，以代替调质处理。

（4）用于淬火返修零件，消除内应力，细化组织，以防重新淬火时产生变形和开裂。

21.什么是淬火？其目的是什么？

答：淬火是将钢加热到一定温度，经保温后在在冷却液（水、油）中快速冷却的热处

理工艺。其目的是提高钢件的硬度和耐磨性，改善零件使用性能。

22.简述常用淬火冷却方法的操作方法及应用。

答：常用淬火冷却方法的操作方法及应用参下表

冷却方法操作方法应用

单液淬火将加热后的钢件，在一种冷却介质中进行淬火。碳钢及合金钢机器零件

通常碳钢用水冷却，合金钢用油冷却在绝大多数的情况下均

用此法

双液淬火将工件加热到淬火温度后，先在冷却能力较强的用于高碳工具钢制造的

介质中冷却至400c〜300℃,再把工件迅速转移易开裂工件，如丝锥、

到冷却能力较弱的冷却介质中继续冷却至室温的板牙等

淬火

分级淬火将加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Acl（过共主要适用于合金钢零件

析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部或尺寸较小、形状复杂

分奥氏体化的工件，放入温度为200℃左右（Ms的碳钢工件。

附近）的热介质（熔化的盐类物质或热油）中冷

去U，并在该介质中作短时间停留，然后取出空冷

至室温。

等温淬火把奥氏体化的钢，放入稍高于Ms温度的盐浴中，用于处理形状复杂，要

保温足够时间，使奥氏体转变为下贝氏体；目的求强度、韧性较好的工

是为了获得下贝氏体组织件，如各种模具、成形

刀具等。

23.什么是回火？其目的是什么？

答：回火是钢件在淬火后，加热到727℃以下的某一温度，经保温后再冷却到室温的

热处理工艺。回火的目的是为了提高钢的韧性，消除或减小钢的残余内应力。

24.简述常用的回火方法及应用。

答：常用的回火方法及应用参的下表

类型回火方法作用及应用

具有良好综合力学性能（既有一定的

强度、硬度，又有一定的塑性、韧性）。

高温回火钢件淬火后，加热到500℃〜650C,经

一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火

（调质）保温后再冷却到室温

后的高温回火处理。轴类零件应用最

多。

钢件淬火后，加热到250℃〜500℃,经获得较高的弹性和强度。用于各种弹

中温回火

保温后再冷却到室温簧的制造

钢件淬火后，加热到250℃以下，经保温降低内应力和脆性。用于各种工、模

低温回火

后再冷却到室温具及渗碳或表面淬火工件

25.什么是表面淬火？常用的表面淬火方法有哪些?

答：表面淬火，就是用高速加热法使零件表面层很快地达到淬火温度，而不等其热量

传至内部，立即迅速冷却使表面层淬硬的工艺方法。

常用的表面淬火方法有：火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火

26.什么是化学热处理？其目的是什么？

答：将工件放在一定的活性介质中加热，使某些元素渗入工件表层，以改变表层化学

成分和组织，从而改善表层性能的热处理工艺，称为化学热处理。其目的是通过改变钢件表

层化学成分，使表层和心部组织不同，从而使表面获得与心部不同的性能。

27.简述常用的化学热处理方法及应用。

答：常用的化学热处理方法及应用

化学热处理方法应用

渗碳渗碳件经淬火和低温回火后，表面具有高硬度、高耐磨性及较高的疲劳

强度，而心部仍保持良好的韧性和期性。低碳钢或低碳合金钢可采用渗

碳处理。

渗氮和渗碳相比，渗氮层有更高的硬度、耐磨性和疲劳强度、耐蚀性。渗氮

后不需淬火，变形小，但渗氮生产周期长、工艺复杂、成本高、需用专

用渗氮钢如38CrMoAlAo

碳氮共渗碳氮共渗与渗碳相比，不仅加热温度低、零件不易过热、变形小，而且

渗层有较高的硬度、耐磨性、疲劳强度。适用钢种：低、中碳钢及合金

钢。

渗金属它是使钢的表面层合金化，以使工艺表面具有某些合金钢、特殊钢的特

性，如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。生产中常用的有渗铝、渗铭、

渗硼、渗硅等。

28.简述新材料的发展趋势。

答：新材料发展趋势有：

(1)高分子材料。资源丰富、原料广，轻质、高强度，成形工艺简易。提高工作

温度是研制的重要课题。各种塑料、合成橡胶和合成纤维将有很大发展,成为重要的新材料。

(2)特种陶瓷。高强高温结构陶瓷、电工电子功能陶瓷和复合陶瓷是新材料中普

遍注重的发展方向。

(3)功能材料。这是新材料中发展很快的一个重要方向，如半导体、激光、红外、

超导、电子、磁性、发光、液晶、换能、传感材料等，品种繁多，前景广阔。

(4)能源材料。太阳能、磁流体发电、氢能等新能源发展，同时促进了各种高温

热、储能、换能材料的发展。

(5)高性能、高强度结构材料。

(6)复合材料。纤维增强型、弥散粒子型、叠层复合型复合材料以及碳纤维、石

墨纤维、硼纤维、金属纤维、晶须的研制发展，将使被称为“21世纪材料”复合材料更放

光彩。

(7)金属新材料F非品态金属(金属玻璃)、记忆合金、防振合金、超导合金和金

属氢等。

(8)极限材料。在超高压、超高温、超低温、超高真空等极端条件下应用和制取

的各种材料。如超导、超硬、超塑性、超弹性、超纯、超晶格膜等材料。

(9)原子分子设计材料。这是在材料科学深入研究的基础上，对表面、非晶态、

结构点阵与缺陷、固态杂质、非平衡态、相变以及变形、断裂、磨损等领域研究探索的发展

方向，以期获得原子、分子组成结构按性能要求设计的新材料。

(10)稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、红外、微波、核能、特种陶瓷以

及化工材料中，有奇异的性能，稀土材料已成为重要的开发领域。我国稀土资源储量居世界

首位，因此稀土的开发对我国更为重要。

第三章学后评量

1.平面四杆机构：

由四个构件组成的平面连杆机构称为平面四杆机构。

较链四杆机构：

若平面四杆机构中的连接全部都是转动副，则称其为较链四杆机构。

2.机架：固定不动的构件，连架杆：与机架相连的杆，

连杆：不与机架相连的杆。

连架杆按其运动特征可分为曲柄和摇杆两种：

能作整周回转运动的连架杆称为曲柄，

仅能在某一角度内摆动的连架杆称为摇杆。

3.根据两连架杆运动形式的不同，钱链四杆机构有三种基本形式：

曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。

曲柄摇杆机构的应用形式有：搅拌机构脚踏砂轮机构

缝纫机踏板机构汽车雨刮器机构

双曲柄机构的应用形式有：惯性筛机构天平机构

机车车辆机构车门启闭机构

双摇杆机构的应用形式有：汽车前轮转向机构可逆式座椅

飞机起落架港口起重机

4.根据运动分析，可得较链四杆机构中曲柄存在的条件是：

（1）最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和；

⑵连架杆或机架中有一为最短杆。

曲柄不一定是最短杆，可能是机架也可能是连杆。

a.以最短杆的相邻杆作机架时，为曲柄摇杆机构

b.以最短杆为机架时，为双曲柄机构

c.以最短杆的相对杆为机架时，为双摇杆机构

5.a）双曲柄机构b）曲柄摇杆机构

c）双摇杆机构d）双摇杆机构

6.在某些连杆机构中，当曲柄作等速转动时一，从动件作往复运动，

且返回时的平均速度比前进时的平均速度要大，这种现象称为连杆机

构的急回特性。

急回特性用行程速比系数K来表示，即：

K=从动件空回行程平均速度=生=1=更=180°+8

一从动件工作行程平均速度—工一瓦—180°-。

7.在钱链四杆机构中，当连杆与从动件处于共线位置时，驱动力对

从动件的回转力矩等于零。此时，无论施加多大的驱动力，均不能使

从动件转动，且转向也不能确定。我们把机构中的这种位置称为死点

位置。

四杆机构中是否存在死点，取决于从动件是否与连杆共线。对曲柄摇

杆机构，以摇杆为原动件，连杆与从动件曲柄会出现两次共线，这时

就出现了死点位置。

通过死点位置的方法：

(1)在机器上加装惯性较大的飞轮，利用惯性来通过死点(如缝纫机)

(2)利用错位排列的方法通过死点

8.在曲柄摇杆机构中，将摇杆的回转中心移至无穷远处，此时弧形

槽变成了直槽，弧形滑块变成了平面滑块，滑块3上C点的轨迹变成

了直线，转动副D也就演化成了移动副，曲柄摇杆机构就演化为曲柄

滑块机构。

曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而成。

曲柄滑块机构中，当以滑块作为主动件，曲柄作为从动件时，曲柄与

滑块两次共线时，存在死点位置。

9.(1)曲柄滑块机构中，若以曲柄为机架，演化成导杆机构。

若LI<L2,杆件2作连续转动时，导杆4也作连续转动，称为转动

导杆机构；

若LI>L2,杆件2作连续转动时，导杆4只能作往复摆动，称为

摆动导杆机构。

(2)曲柄滑块机构中，若取杆件2为机架，杆件1作整周运动，则

滑块3成了绕机架上C点作来回摆动的摇块，机构演化为摇块机构。

(3)曲柄滑块机构中，若取滑块3为机架，即得到定块机构。

10.凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。

11.与平面连杆机构相比，凸轮机构有以下特点：

①结构简单、紧凑，工作可靠。

②设计方便。只需要设计出适当的凸轮轮廓，就可使从动件实现任何

预期的运动规律。

③易磨损。因为凸轮副是高副，容易磨损。故凸轮机构主要用于传递

动力不大的场合。

12.

尖顶从动件。从动件的端部为尖顶，能与任意复杂的凸轮轮廓曲线保持接

触，可以实现复杂的运动规律，面且结构简单;但尖顶容易磨

损，只用于低速、轻载的场合;，

滚子从动件.在从动件的端部安装一个可自由转动的滚子，即成为滚子从动件，滚子

改善了从动件与凸轮轮廓曲线间的接触状况，使滑动摩擦变成滚动摩

擦，减少了磨损。因此，滚子从动件可承受较大的载荷，应用较广3

平底从动件。从动件的端部为一平底，结构简单。在一定的条件下与凸轮轮廓曲线接

触处容易形成润滑油膜，传动效率较高，而且传力性能较好，常用于高

速场合。2

13.凸轮机构的应用：

(1)单轴转塔车床上的刀架进给凸轮机构

(2)内燃机的配气机构

(3)汽车快怠速机构

(4)车床仿形机构

14.在凸轮上，以凸轮的最小向径3为半径所作的圆称为基圆。

15.等速运动规律是指当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降

的速度为一常数。其位移线图为一斜直线。

在凸轮机构做等速运动的过程中，从动件运动的起点和终点处,

从动件的瞬时速度发生变化，从而使得瞬时加速度在理论上趋于无穷

大，引起从动件发生刚性冲击。

等速运动规律只适用于中、小功率和低速场合。

16.等加速等减速运动规律的从动件位移曲线图为抛物线。这种运动

规律虽然加速度a2为常数，但在0、A、B诸点处加速度出现有限值

突变，由此而产生的惯性力的变化也为有限值。这种由加速度和惯性

力的有限变化对机构所造成的冲击、振动和噪声要较刚性冲击小，称

之为柔性冲击。

等加速等减速运动规律也只适用于中速、轻载的场合，不适用于

高速凸轮传动。

17.能够实现单向周期性间歇运动的机构，称为步进运动机构。

应用较广泛的有棘轮机构和槽轮机构。

18.在棘轮机构中，棘轮外缘或内缘上具有刚性轮齿，依靠棘爪与棘

轮齿间的啮合传递运动。

19.

类型。工作原理及主要特点.，

齿式棘轮机构~1.棘轮外缘或内缘上具有刚性轮齿，依靠棘爪与棘轮齿间的

啮合传递运动"

2.结构简单，制造方便，运动可靠，棘轮的转角可以在一

定的范围内有级调节，

3.在运动开始和终止时，会产生噪声和冲击，运动的平稳

性较差，轮齿容易磨损，高速时尤其严重二因此，常用于低

速、轻载和转角要求不大的场合。"

摩擦式棘轮机构。1.采用没有棘齿的棘轮，棘爪为扇形的偏心轮“

2.依靠棘爪与棘轮之间的摩擦力传递运动“

3.可以实现棘轮转角的无级调节，传动中很少发生噪音，

传递运动较平稳。但由于靠摩擦楔紧传动，在其接触表面之

间容易发生滑动现象，因而运动的可靠性和准确性较差，不

官用干运动精摩要求高的场合。"

20.在槽轮机构中，通常拨盘1为主动件，槽轮2为从动件。当拨盘

1以等角速度31作逆时针的连续转动时，驱动槽轮2作顺时针间歇

转动。

槽轮机构的特点：

槽轮机构的结构简单，制造容易，工作可靠，机械效率高，与棘轮

机构相比运动平稳。它的缺点是工作时有冲击，转角的大小不能调节。

因此，槽轮机构一般用于要求转速不高，且角度不需要调节的场合。

21.棘轮机构的实际应用：牛头刨床工作台横向进给机构、自行车后

轴上的飞轮超越机构、起重机的棘轮制动器

槽轮机构的实际应用：电影放映机中送片机构上、某些机床上刀

架的转位装置中，使用槽轮机构作为转位机构，实现刀架的间歇转动

22.摩擦轮传动是利用两轮直接接触所产生的摩擦力来传递运动和

动力的一种机械传动。在正常传动时，主动轮依靠摩擦力的作用带动

从动轮转动，并保证两轮面的接触处有足够大的摩擦力，使主动轮产

生的摩擦力矩足以克服从动轮上的阻力矩。

摩擦轮传动的特点:

与其他传动相比较，摩擦轮传动具有下列特点：

⑴结构简单,使用维修方便，适用于两轴中心距较近的传动。

(2)传动时噪声小，并可在运转中变速、变向。

(3)过载时有安全保护作用。

(4)在两轮接触处有打滑的可能，不能保持准确的传动比。

(5)传动效率较低，不宜传递较大的转矩，主要适用于高速、

小功率传动的场合。

直接接触的摩擦轮传动一般应用于摩擦压力机、摩擦离合器、制

动器、机械无级变速器及仪器的传动机构等场合。

23.按两轮轴线相对位置，摩擦轮传动可分为两轴平行和两轴相交两

类。

两轴平行的摩擦轮又可以分为外接圆柱式和内接圆柱式摩擦轮两种。

两轴不平行的摩擦轮可以分为外接圆锥式和内接圆锥式摩擦轮两种。

24.对于摩擦带传动，由于带紧套在两轮上，使带与带轮之间在接触

面上产生正压力，当主动轮转动时一，带与带轮之间就会产生摩擦力,

带传动就是靠此摩擦力来传递运动和动力。

25.(1)带富有弹性，能够缓冲、吸振，传动平稳，噪声低，无油

污染。

(2)过载时产生打滑，可防止其他零部件的损伤，起到安全保护作

用。

(3)结构简单，便于加工、装配，维护方便，成本低。

(4)适用于两轴中心距较大的传动，并可通过增减带长适应不同的

中心距要求。

（5）带传动外廓尺寸较大，传动效率低，带的寿命短，传动中对轴

的作用较大。

（6）当带传动依靠摩擦传动时，带与带轮之间存在弹性滑动，不能

保证准确的传动比,不能用于要求传动比精确的场合。

（7）由于带与带轮间的摩擦生电作用，可能产生火花，不宜用于易

燃易爆的地方。

26.摩擦带传动中，带与带轮接触弧